Ein Transistor ist ein elektronisches Gerät, das elektrische Signale verstärkt und umschaltet. Mit ihm können Sie verschiedene Schaltpläne erstellen, mit denen Sie viele Funktionen implementieren können. Um den Betrieb eines Transistors zu verstehen, ist es sehr nützlich, sein internes Gerät zu kennen und eine Vorstellung von den Schaltplänen und -mustern zu haben.
Innerhalb des Transistors befinden sich drei Schichten Halbleitermaterial: Emitter, Basis und Kollektor. Das Einschaltschema des Transistors wird dadurch bestimmt, wie diese Schichten miteinander und mit äußeren Elementen verbunden sind. Die gebräuchlichsten Schaltkreise eines Transistors sind ein Basisverstärker, ein Emitter-Repeater und ein Zweitaktverstärker.
In den Abbildungen und Schaltkreisen wird der Transistor normalerweise mit einem Symbol gekennzeichnet, das aus drei Pfeilen besteht, die die Richtung des Stroms in jeder Schicht anzeigen. Auch die Schaltpläne geben normalerweise die Parameter des Transistors an, z. B. die Spannung und den Strom, die er aushalten kann.
Was ist ein Transistor?
Der Transistor besteht aus drei Hauptelementen: einer Basis, einem Emitter und einem Kollektor. Sie bilden zwei p-n-Übergänge, die eine Stromverstärkung und -kontrolle ermöglichen.
Transistoren haben verschiedene Arten, wie Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren und Metalloxidhalbleitertransistoren (MOPT). Jeder Typ hat seine eigenen Eigenschaften und wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt.
Die Hauptfunktionen des Transistors sind die Signalverstärkung und das Umschalten des Signals, indem der Strom fließt oder blockiert wird. Dies ermöglicht die Verwendung von Transistoren in einer Vielzahl von Geräten wie Radios, Fernsehgeräten, Computern und vielen anderen.
Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ist der Transistor zu einem Schlüsselelement in der Entwicklung von Technologie und Elektronik geworden. Es ermöglichte die Schaffung von kompakteren und funktionelleren Geräten, was die Entwicklung von Wissenschaft und Technologie insgesamt beeinflusste.
Geschichte der Transistorentwicklung
Die ersten Ideen zur Herstellung elektronischer Geräte, die die Lampen ersetzen würden, entstanden Anfang des 20. Jahrhunderts. Die ersten Transistoren wurden jedoch erst Mitte der 1940er Jahre hergestellt.
Im Jahr 1947 erstellten die Wissenschaftler John Bardi, William Shockley und Walter Brattane im AT&T-Bell-Labor den ersten Transistor auf Basis eines Halbleitermaterials. Es stellte sich heraus, dass dieses kleine Gerät im Vergleich zu Lampen eine viel größere Zuverlässigkeit und Effizienz aufweist.
Transistoren wurden bei Ingenieuren und Forschern schnell populär und wurden bereits in den 1950er Jahren in einer Vielzahl von Geräten wie Radios und Fernsehgeräten aktiv eingesetzt.
Die weitere Entwicklung von Transistoren hat zu neuen Typen und Modellen geführt, wie zum Beispiel einem polnischen Transistor, bipolaren und Feldeffekttransistoren, MOSFET-Transistoren usw.
Heute sind Transistoren ein wesentlicher Bestandteil moderner elektronischer Geräte wie Computer, Mobiltelefone, Fernseher und vieles mehr.
Arten von Transistoren
Es gibt verschiedene Haupttypen von Transistoren, von denen jeder seine eigenen Merkmale und Anwendungsbereiche hat:
- Ein Bipolartransistor (BJT) ist die häufigste Art von Transistor. Es hat drei Pins: einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor. Wird zur Verstärkung und Umschaltung von Signalen verwendet.
- Feldeffekttransistor (FET) - unterscheidet sich vom Bipolartransistor dadurch, dass die Steuerelektrode als Gate bezeichnet wird. Es wird in vielen Geräten verwendet, einschließlich Verstärkern und integrierten Schaltungen.
- Ein MOSFET (MOSFET) ist eine Art von Feldtransistoren. Es ermöglicht eine effiziente Steuerung des Stroms und wird in vielen digitalen und analogen Geräten verwendet.
- Ein Tyratron ist eine spezielle Art von Transistor, der zum Umschalten großer Ströme bei hohen Spannungen verwendet wird.
- Ein Triac ist ein symmetrischer Schalttransistor, der zur Steuerung von Wechselstrom verwendet wird.
Jeder dieser Transistortypen hat seine eigenen Eigenschaften und Vorteile, daher hängt die Wahl eines bestimmten Typs von den erforderlichen Parametern und Anwendungsbedingungen ab.
bipolarer Transistor
Das Grundprinzip eines Bipolartransistors basiert auf der Kontrolle des elektrischen Stroms in einer Kollektorschaltung durch einen kleinen Strom im Basiskreis.
Transistoren kommen in zwei Typen vor: NPN und PNP. NPN-Transistoren haben eine Emitter-Schicht, die aus einem Material mit zusätzlichen Elektronen besteht, und PNP-Transistoren haben eine Emitter-Schicht aus einem Material mit zusätzlichen Löchern.
Bipolartransistoren werden häufig in der Elektronik verwendet, einschließlich Leistungsverstärkern, Hochfrequenzverstärkern, Schlüsselgeräten usw.
Die Einbeziehung eines Bipolartransistors kann in verschiedenen Schaltungen implementiert werden: gemeinsamer Emitter, gemeinsamer Sockel und gemeinsamer Kollektor. Jedes Schema hat seine eigenen Merkmale und Anwendungsbereiche.
Feldeffekttransistor
Das Hauptelement eines Feldtransistors ist ein gleichgerichteter Halbleiterkanal, der durch ein Feld gesteuert wird. Das Anlegen einer Spannung an die Steuerelektrode (Gate) erzeugt ein elektrisches Feld, das die Leitfähigkeit des Halbleiterkanals zwischen Quelle und Abfluss regelt. Abhängig von der Gate-Spannung kann sich der Feldtransistor in einem von zwei Zuständen befinden: offen (leitend) oder geschlossen (nicht leitend).
FET-Transistoren werden nach Leitfähigkeitstyp und Kanaltyp klassifiziert. Die häufigsten Arten von FET-Transistoren sind MOSFETs (Metalloxidfeld-Transistoren) und DMOS (Doppelmetalloxidfeld-Transistoren).
Es gibt mehrere Möglichkeiten, einen Feldeffekttransistor in eine Schaltung zu integrieren, einschließlich einer gemeinsamen Quelle, eines gemeinsamen Abflusses und eines gemeinsamen Gatters. Jede Schaltung hat ihre eigenen Eigenschaften und Vorteile in verschiedenen Anwendungen, und die Auswahl eines bestimmten Schemas hängt von den erforderlichen Eigenschaften und Arbeitsbedingungen ab.
FET-Transistoren sind in verschiedenen Bereichen wie Elektronik, Telekommunikation, Leistungselektronik und anderen weit verbreitet. Sie sind Schlüsselkomponenten in Geräten wie Audioverstärkern, Stromversorgungen, Signalwandlern usw.
Verwendung von Transistoren in Einschaltkreisen
Unter den Hauptschaltkreisen für Transistoren kann unterschieden werden:
| Schema | Die Beschreibung |
|---|---|
| Emitterfolger | Wird verwendet, um Signale mit niedrigem Lastwiderstand zu verstärken |
| Verteiler-Repeater | Wird verwendet, um Signale mit hoher Lastimpedanz zu verstärken |
| Kaskade mit gemeinsamem Emitter | Wird verwendet, um Signale mit hoher Ausgangsleistung zu verstärken |
| Kaskade mit gemeinsamer Basis | Wird verwendet, um Signale mit hoher Verstärkung und hoher Schaltfrequenz zu verstärken |
Die Verwendung von Transistoren in Schaltkreisen ermöglicht die Erstellung komplexerer elektronischer Geräte mit verschiedenen Funktionen. Bei der Gestaltung von Schaltungen müssen die elektrischen Parameter des Transistors wie Leckstrom, maximale Betriebsspannung und maximale Leistung berücksichtigt werden.
Auch bei der Verwendung von Transistoren ist ihr thermischer Modus zu berücksichtigen, da sich der Transistor bei hoher Belastung erwärmen und ausfallen kann. Heizkörper und Ventilatoren können verwendet werden, um das thermische Regime zu verbessern.
Die Verwendung von Transistoren in Schaltkreisen ermöglicht es, elektronische Geräte mit verschiedenen Funktionen zu erstellen und ihre Effizienz und Zuverlässigkeit zu verbessern.
Zeichnungen und Schaltpläne für Transistoren
Eines der Hauptelemente für die Darstellung der Einschaltschaltungen eines Transistors sind grafische Zeichnungen, die die Einschaltschaltung und die Verbindung der Elemente untereinander widerspiegeln. Anhand der Abbildungen können Sie die verschiedenen Verbindungsoptionen für Transistoren veranschaulichen und zeigen, welche Komponenten und Verbindungen verwendet werden.
Eine der gebräuchlichsten Arten von Transistoren ist die Einschaltschaltung "Emitter-Repeater". In dieser Schaltung hat der Transistor zwei Übergänge – einen Basis-Emitter-Übergang und einen Basis-Kollektorübergang. Das "Emitter-Repeater-Anschlussschema" ermöglicht die Verstärkung analoger oder digitaler Signale.
Eine weitere gängige Variante der Einschaltschaltung ist ein "Schaltverstärker", mit dem elektrische Lasten ein- und ausgeschaltet werden. In dieser Schaltung wird die Basis des Transistors verwendet, um den elektrischen Strom zu steuern, und der Kollektor dient dazu, die Last zu verbinden.
Es gibt auch viele andere Varianten von Transistorschaltkreisen, wie Kaskadenschaltung, Differentialschaltung, Driftschaltung usw. Jede dieser Schaltkreise hat ihre eigenen Merkmale und wird für verschiedene Zwecke und Vorrichtungen verwendet.
Darüber hinaus werden häufig Symbole und Bezeichnungen verwendet, um die Schaltkreise detaillierter zu beschreiben, mit denen Sie den Typ des Transistors und seine Merkmale angeben können. Mit diesen Symbolen können Sie komplexere Schemas und Geräte erstellen.
Daher sind die Zeichnungen und Schaltkreise von Transistoren ein wichtiges Werkzeug, um diese elektronischen Komponenten zu verstehen und zu bearbeiten. Sie ermöglichen es Ihnen, die verschiedenen Verbindungsoptionen zu veranschaulichen, die Besonderheiten ihrer Arbeit zu zeigen und bei der Implementierung und Konstruktion verschiedener Geräte und Systeme zu helfen.
